PL191177B1 - Trwały w warunkach otoczenia napój na bazie herbaty oraz sposób wytwarzania trwałego w warunkach otoczenia napoju na bazie herbaty - Google Patents

Abstract

1. Trwaly w warunkach otoczenia napój na bazie herbaty, znamienny tym, ze zawiera her- baciany wyciag z Camellia sinensis, Camellia assamica lub Aspalathus linearis, który zawiera nie wiecej niz 3% herbacianego ekstraktu, kwas cynamonowy lub jego kwasowa pochodna w stezeniu pomiedzy 1 a 150 ppm i srodek zakwaszajacy w ilosci utrzymujacej pH napoju ponizej 4,5. 10. Sposób wytwarzania trwalego w warunkach otoczenia napoju na bazie herbaty odpowied- niego do rozlewania na zimno, znamienny tym, ze obejmuje etapy dodawania kwasu cynamono- wego lub jego kwasowej pochodnej w stezeniu pomiedzy 1 a 150 ppm do herbacianego roztworu, który zawiera nie wiecej niz 3% herbacianego ekstraktu z Camellia sinensis, Camellia assamica lub Aspalathus linearis, i dodawania srodka zakwaszajacego w ilosci, która utrzymuje pH napoju ponizej 4,5. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest trwały w warunkach otoczenia produkt na bazie herbaty i sposób jego wytwarzania.

Tło wynalazku i dotychczasowy stan techniki

W ostatnich latach wciąż powiększa się oferta dla konsumentów pragną cych ugasić pragnienie gotowymi napojami. Obecnie wielu z nich przerzuca się od dobrze znanych napojów bezalkoholowych na napoje na bazie herbaty, gazowane lub niegazowane, i naturalne orzeźwienie, które one zapewniają.

Herbata zawiera złożone połączenie enzymów, biochemicznych związków pośrednich i elementów strukturalnych normalnie związanych ze wzrostem roślin i fotosyntezą. Istnieje także wiele substancji naturalnych, które nadają herbacie jej wyjątkowy smak, cierpkość, aromat i barwę. Wiele z nich jest wytwarzanych w reakcjach utleniania zachodzących podczas tak zwanego etapu fermentacji podczas wytwarzania czarnej herbaty. Wytwarzanie herbaty długo było prowadzone tradycyjnymi sposobami przerobu z tylko podstawowym zrozumieniem związanej z tym chemii. Wskutek tego wytwórcy odkryli, że wytwarzanie trwałych w warunkach otoczenia napojów na bazie herbaty w ilościach wymaganych do konkurowania z bardziej tradycyjnymi napojami bezalkoholowymi nie jest po prostu kwestią aromatyzowania herbatą napoju bezalkoholowego.

Aromat napoju na bazie herbaty i jego trwałość opierają się na trwałości napoju jako całości. Krytyczne jest więc zakonserwowanie jakości napoju. Drożdże i pleśnie, które mogą rosnąć w napojach na bazie herbaty i w innych napojach bezalkoholowych, można zabić lub zwalczać metodą obróbki cieplnej lub przez stosowanie środków konserwujących. Zatem pewne napoje na bazie herbaty pasteryzuje się, a następnie butelkuje w pojemnikach szklanych lub ze specjalnego odpornego na ciepło PET. Jest to znane jako rozlewanie na gorąco. Niestety może to być kosztowna czynność, która stwarza wiele nieprzyjaznych dla środowiska odpadów. Dla wytwórców bardziej atrakcyjne stało się pakowanie ich produktów na bazie herbaty w normalne, standardowe pojemniki PET, które mogą zmieniać się od porcji jednostkowych do opakowań wielu porcji, i utrzymywanie trwałości produktu przy użyciu dobranych układów smakowo-zapachowych i konserwujących. Jest to znane jako rozlewanie na zimno. Jest ono także użyteczne, dlatego że można łatwo stosować koncentrat lub proszek herbaty.

Niestety stosowanie typowych środków konserwujących może wpłynąć na smakowitość napoju na bazie herbaty. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku siarczynu i sorbinianu. Dodanie mocnego aromatu, takiego jak cytrynowy może skompensować smak środka konserwującego smak. Jednak konsumenci chętnie próbują innych aromatów. Ponadto, niektórzy z tych konsumentów, którzy zostali przyciągnięci do produktów na bazie herbaty jako zdrowszej i naturalnej alternatywy dla napojów bezalkoholowych, czasami uważają środki konserwujące za rodzaj dodatków syntetycznych, których raczej woleliby unikać.

Wiele krajów ma przepisy zabraniające stosowania pewnych dodatków do żywności, w tym pewnych środków konserwujących, w pokarmach i napojach. Przepisy mogą zmieniać się w szerokim zakresie, ale istnieje wyraźna tendencja, żeby żywność zawierała niewiele i mniejsze zawartości chemicznych środków konserwujących, szczególnie syntetycznych.

Odpowiednio, istnieje zapotrzebowanie na dostarczanie przyjemnie aromatyzowanych, trwałych w warunkach otoczenia, napojów na bazie herbaty, które mają małe zawartoś ci syntetycznych ś rodków konserwujących.

Jedną ze strategii unikania stosowania syntetycznych dodatków chemicznych jest stosowanie naturalnie występujących i potencjalnie mniej toksycznych alternatyw takich jak olejki cynamonu, tymianku itp. We wczesnych latach osiemdziesiątych japońscy badacze przebadali wiele substancji, w tym produkty naturalne i dodatki do ż ywnoś ci, o znanych właś ciwoś ciach konserwują cych ale niskich toksycznościach, i mieli nadzieję znaleźć połączenia synergistyczne. W istocie japoński opis patentowy JP A-57-194775 ujawnia środek, który ma polepszać konserwowanie i jakość żywności, zawierający jako składniki skuteczne kwas cynamonowy i inny kwas organiczny. Innym kwasem organicznym może być kwas cytrynowy, octowy, jabłkowy, fumarowy, sorbinowy, winowy lub mlekowy. Zastrzega się, że połączenie kwasu cynamonowego i tych innych kwasów organicznych powoduje synergistyczne działanie przeciwbakteryjne. Sugeruje się stosowanie około 50 do 500 ppm kwasu cynamonowego i od około 50 do 5000 ppm kwasu organicznego. Te zawartości stosuje się do konserwowania daikon (japońskie marynaty), kamaboko (produkt w postaci pasty z gotowanych ryb),

PL 191 177 B1 hampen (japońskie ciasto z tłuczonych ryb), kiełbasek wiedeńskich, pasty z mieszanej fasoli i pasty z mą ki. Opis nie wymienia jakiejkolwiek przydatnoś ci do herbaty.

Przepisy UE ograniczają stosowanie kwasu sorbinowego do 300 ppm. Nie ma prawnego ograniczenia dla kwasu cynamonowego, ale podawane zastosowanie aromatu w przemyśle wynosi 31 ppm.

Cynamon to znana przyprawa ceniona za swój mocny, charakterystyczny i atrakcyjny aromat. Kwas cynamonowy stosuje się głównie przy wytwarzaniu estrów metylowego, etylowego, i benzylowego dla przemysłu perfumeryjnego. Ester etylowy stosuje się do wyrobu pryzmatów i soczewek szklanych. Inne estry stosuje się w medycynie. Kwas jest także znanym środkiem przeciwrobaczym. Odpowiedni aldehyd jest bardziej gryzący, ale także jest stosowany w przemysłach aromatów i perfumeryjnym.

Mocny, lecz nieprzesadny aromat cynamonu razem z jego zdolnością konserwującą i renomą przyprawy naturalnie występującej twórcy wynalazku uznali za atrakcyjny jako kluczowy składnik układu smakowo-zapachowego do stosowania w trwałych w warunkach otoczenia napojach na bazie herbaty. Chociaż występują pewne dostępne w handlu herbaty ziołowe zawierające cynamon, to kwas cynamonowy jest w znacznym stopniu nierozpuszczalny w roztworach herbacianych o niskich pH.

Obecnie twórcy wynalazku opracowali trwały w warunkach otoczenia napój na bazie herbaty, który zawiera kwas cynamonowy w dopuszczalnie niskich stężeniach w połączeniu ze środkiem zakwaszającym i ewentualnie pewnymi dodatkowymi środkami konserwującymi.

Określenie wynalazku

Przedmiotem wynalazku, w jego szerokim zakresie jest trwały w warunkach otoczenia napój na bazie herbaty, który zawiera herbaciany wyciąg zawierający nie więcej niż 3% herbacianego ekstraktu, kwas cynamonowy lub jego kwasową pochodną w stężeniu pomiędzy 1 a 150 ppm i środek zakwaszający w ilości, która utrzymuje pH napoju poniżej 4,5.

Właściwości konserwujące układu można uzupełnić przez dodanie jednego lub więcej słabo kwasowego środka konserwującego .

Przedmiotem wynalazku jest trwały w warunkach otoczenia napój na bazie herbaty, zawierający herbaciany wyciąg z Camellia sinensis, Camellia assamica lub Aspalathus linearis, który zawiera nie więcej niż 3% herbacianego ekstraktu, kwas cynamonowy lub jego kwasową pochodną w stężeniu pomiędzy 1 a 150 ppm i środek zakwaszający w ilości utrzymującej pH napoju poniżej 4,5.

Korzystnie napój zawiera między 10 a 50 ppm kwasu cynamonowego, a zwłaszcza zawiera między 10 a 31 ppm kwasu cynamonowego.

Korzystnie napój według wynalazku zawiera środek zakwaszający wybrany z kwasów cytrynowego, jabłkowego, octowego, bursztynowego, fumarowego, mlekowego, winowego, askorbinowego, solnego, fosforowego i siarkowego.

Korzystnie napój zawiera dodatkowy środek konserwujący.

Korzystnie napój zawiera substancję, która jest zdolna do zaburzania drobnoustrojowych membran, wybraną z grupy składającej się z emulgatorów, środków powierzchniowo czynnych, kwasów tłuszczowych o średniej długości łańcucha i ich estrów, detergentów gatunku spożywczego, steroli i naturalnych olejów.

Korzystnie napój według wynalazku jako środek konserwujący zawiera słaby kwas wybrany z kwasu sorbinowego, kwasu benzoesowego, siarczynu, kwasu octowego, kwasu propionowego i parabenów.

Korzystnie napój zawiera pomiędzy 1 a 2% herbacianego ekstraktu.

Korzystnie napój jest nagazowany (dla synergistycznego zwiększenia przeciwdrobnoustrojowej aktywności układu konserwującego i smakowo-zapachowego).

Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania trwałego w warunkach otoczenia napoju na bazie herbaty odpowiedniego do rozlewania na zimno, obejmujący etapy dodawania kwasu cynamonowego lub jego kwasowej pochodnej w stężeniu pomiędzy 1 a 150 ppm do herbacianego roztworu, który zawiera nie więcej niż 3% herbacianego ekstraktu z Camellia sinensis, Camellia assamica lub Aspalathus linearis, i dodawania środka zakwaszającego w ilości, która utrzymuje pH napoju poniżej 4,5.

Korzystnie w sposobie według wynalazku stosuje się kwas cynamonowy lub jego kwasową pochodną, wysuszone przez rozpylanie na nośnikowym proszku dla zwiększenia jego rozpuszczalności w napoju.

PL 191 177 B1

Szczegółowy opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest trwały w warunkach otoczenia napój na bazie herbaty. Zawiera on kwas cynamonowy lub jego pochodną w stężeniu pomiędzy 1 a 150 ppm i środek zakwaszający w iloś ci, która utrzymuje pH napoju poniż ej pH 4,5.

Określenie napój na bazie herbaty opisuje napój, który zawiera wyciągi z liściastego materiału Camellia sinensis, Camellia assamica, lub Aspalathus linearis. Liście mogą być poddane tak zwanemu etapowi fermentacji, w którym są utleniane przez pewne endogenne enzymy, które są uwalniane podczas wczesnych etapów procesu wytwarzania czarnej herbaty. To utlenianie może być nawet uzupełniane przez działanie enzymów endogennych takich jak oksydazy, oksydazy p-dwufenylowe i peroksydazy. Alternatywnie liście mogą być częściowo fermentowane (herbata oolong) lub zasadniczo niefermentowane (herbata zielona). Herbatę można dodawać do napoju w różnych postaciach obejmujących wyciąg, koncentrat, proszek lub jako granulki.

Przy małych stężeniach, takich jak 0,1 do 3%, herbata działa jako środek odżywczy, który zwiększa możliwość psucia produktu przez drobnoustroje. Jest to nieoczekiwane wobec znanych przeciwbakteryjnych i przeciwwirusowych właściwości herbaty. Dopiero po przekroczeniu stężenia równego 3% herbata zaczyna hamować wzrost drożdży i pleśni.

Kwas cynamonowy (kwas 3-fenylo-2-propenowy) to dobrze znany środek smakowo-zapachowy do ciast, napojów, gumy do żucia i lodów. Pochodzący z cynamonu, który od dawna dodaje się do żywności, jest w większości krajów uważany za przydatny i nieszkodliwy środek smakowo-zapachowy. Rozpuszczony w napoju na bazie herbaty kwas cynamonowy nadaje łagodny żywiczny zapach przypominający miód i kwiaty, o słodkim i słabo korzennym smaku. Działanie aromatyzujące jest widoczne przy stężeniach ponad około 10 ppm. Przy stężeniach ponad 30 ppm aromat staje się szczególnie mocny. Dodatkową korzyścią jest stłumienie niepożądanej nuty środka konserwującego, takiego jak kwasy sorbinowy i benzoesowy. Z dwóch istniejących stereoizomerów zazwyczaj do aromatyzowania stosuje się izomer trans.

W roku 1965 kwas cynamonowy uzyskał status zwią zku GRAS (tj. ogólnie uważ any za bezpieczny, Generally Recognised as Safe) nadany przez FEMA (Flavouring Extract Manufacturers Association). O ile w Unii Europejskiej nie ma przepisów, które zapobiegałyby lub ograniczały stosowanie kwasu cynamonowego w pokarmach lub napojach, to normalne maksimum stosowania uzgodnione w przemyśle wynosi obecnie 31 ppm.

Szereg pochodnych kwasu cynamonowego jest znanych i stosowanych w przemyśle. Obejmują one p-dimetyloaminocynamonian, aldehyd cynamonowy, octan cynamylu, alkohol cynamonowy, benzoesan cynamylu, cynamonian cynamylu, mrówczan cynamylu, izomaślan cynamylu, izowalerianian cynamylu i fenylooctan cynamylu. Dla celów niniejszego wynalazku można zastąpić lub połączyć kwas cynamonowy z jedną lub więcej z jego pochodnych, chociaż należy rozważyć wpływ na aromat i smak stęże ń wymaganych dla osią gnię cia pożą danych wyników.

Środkiem zakwaszającym dla celów niniejszego wynalazku może być dowolna substancja, którą dodaje się w celu obniżenia pH roztworu i/lub dla nadania roztworowi kwaśnego smaku. Są to zazwyczaj słabe kwasy, takie jak kwasy cytrynowy, jabłkowy, octowy, bursztynowy, fumarowy, mlekowy, winowy, askorbinowy albo rozcieńczone kwasy mineralne, takie jak kwas solny, fosforowy lub siarkowy. W stężeniach wysokości 3000 ppm mają one nieznaczne, jeżeli występuje, działanie przeciwdrobnoustrojowe. Utrzymanie pH poniżej pH 4,5 zapewnia, że kwas cynamonowy pozostaje w znacznym stopniu jako cząsteczki niezdysocjowanego kwasu.

Kwas cynamonowy to słaby kwas o pKa równym 4,37 - 4,44. Skuteczność kwasu cynamonowego przeciw drobnoustrojom zależy od tego, czy jest on głównie w postaci niezdysocjowanych cząsteczek kwasu. Słabe kwasy rozpuszczone w wodzie niecałkowicie dysocjują na jony, ale tworzą stan równowagi między naładowaną postacią zjonizowaną a nienaładowaną postacią niezdysocjowaną. Proporcje tych dwóch postaci zależą od pH roztworu. W bardziej kwaśnych roztworach jest więcej postaci niezdysocjowanej. Wartość pH, przy którym stężenie postaci niezdysocjowanej i zdysocjowanej jest równe, nazywa się pKa.

Sposób działania kwasu cynamonowego przeciw drobnoustrojom, jest zrozumiały od lat pięćdziesiątych i polega na hamowaniu wykorzystywania fenyloalaniny i tyrozyny przez drobnoustroje. Jest także uważany za słabo kwasowy środek konserwujący.

Uważa się, że słabo kwasowe środki konserwujące, w postaci niezdysocjowanej, mogą rozpuszczać się w membranach drobnoustrojów, wnikać do komórek, dysocjować w środowisku o wyżPL 191 177 B1 szym pH i tak obniżać wewnętrzne pH. To może znacznie wpływać na aktywność wielu decydujących enzymów i ostatecznie zabijać zakażające komórki.

Jednak badania twórców niniejszego wynalazku pokazały, że kwas cynamonowy działa jako związek membranowo aktywny, który przy niskim pH zwiększa stężenie membranowe rozpuszczalnego kwasu cynamonowego, tj. nie działa jako klasyczny słabo kwasowy środek konserwujący.

Słabo kwasowe środki zakwaszające mają słabe działanie, jeśli w ogóle je mają, jako słabo kwasowe środki konserwujące, ponieważ nie są zdolne do wnikania do komórek drobnoustrojów. Ich stężenie ogólnie określa się w kategoriach ich kwasowości możliwej do zmiareczkowania w równoważnikach kwasu cytrynowego (w g/l). Napoje na bazie herbaty rutynowo mają 1 do 4 g/l kwasowości możliwej do zmiareczkowania. pH takich napojów mieści się między pH 2,5 a 4,2. Powodujące psucie drożdże mogą rosnąć do pH 2,0, zaś spory pleśni mogą rosnąć do pH 1,6.

Przy pH takim jak 3,0, gdy nie ma przeciwdrobnoustrojowego działania samego pH, przeciw powodującym psucie drożdżom lub pleśniom, dodanie 100 ppm kwasu cynamonowego całkowicie zniszczy wzrost. Ta ilość kwasu cynamonowego przy pH obojętnym zupełnie nie działa, pokazując istotny synergizm między kwasem cynamonowym i niskim pH.

Trwały w warunkach otoczenia napój według niniejszego wynalazku może ewentualnie zawierać inne środki konserwujące. Słabo kwasowe środki konserwujące są korzystne dla tego celu. Alternatywnie można przewidywać stosowanie kwasu cynamonowego przy niskim pH, jako uzupełnienie dla występujących słabo kwasowych środków konserwujących. Z każdej perspektywy, tradycyjne słabo kwasowe środki konserwujące działają przez zakwaszenie komórek drobnoustrojów, tj. obniżając wewnętrzne pH, pHi. W roztworze, niezdysocjowane słabe kwasy mogą rozpuścić się w membranach drobnoustrojów i przejść do wnętrza komórek. Naładowane, zdysocjowane jony nie mogą wejść do komórek, ponieważ ich ładunek uniemożliwia im rozpuszczenie się w lipidowej membranie. Już wewnątrz komórki, niezdysocjowane cząsteczki słabego kwasu trafiają w obszar o dużo wyższym pH (6,5-7,0) i natychmiast powracają do naładowanej, zdysocjowanej postaci jonowej. To także uwalnia protony, H⁺, i przez to obniża wewnętrzne pH.

Ciągłe uwalnianie protonów zwiększa stężenie jonów H⁺ i powoduje spadek wewnętrznego pH do poziomów, przy których enzymy komórkowe przestają działać. Ruch słabego kwasu do komórek także usuwa protony ze środowiska i powoduje wzrost pH na zewnątrz. Ostatecznie pH wewnątrz i na zewnątrz będzie takie samo i przepływ słabego kwasu do komórki zatrzyma się.

Dla uzyskania maksymalnego działania, słabo kwasowe środki konserwujące działają najlepiej w ś rodowiskach kwa ś nych, kiedy istnieje znacznie wię cej niezdysocjowanego kwasu zdolnego do wejścia do komórek, i umożliwiają obniżenie wewnętrznego pH komórek, zanim transport słabego kwasu zatrzyma się.

Słabo kwasowe środki konserwujące obejmują kwas sorbinowy, kwas benzoesowy, siarczyn, kwas octowy, kwas propionowy i parabenz. W niskich stężeniach zazwyczaj mają one słabe, jeśli w ogóle je mają , działanie jako ś rodki zakwaszają ce napój, ale mogą mieć główne działanie przeciwdrobnoustrojowe. Różne słabe kwasy mają różne wartości pKa, np. kwas sorbinowy ma pKa 4,76, a siarczyn ma pKa 1,88. Oznacza to, ż e przy pH 4,76 bę dzie 50% kwasu sorbinowego i 50% jonów sorbinianowych. Przy pH wyższym niż to, będzie więcej sorbinianu i mniej niezdysocjowanego kwasu, np. przy pH 6,5 będzie 2% kwasu sorbinowego i 98% sorbinianu.

W trwałym w warunkach otoczenia napoju według wynalazku właś ciwy wybór i st ężenie słabo kwasowego środka konserwującego będzie zależeć od pKa słabego kwasu i pH produktu końcowego. Połączenie kwasu cynamonowego i kwasu benzoesowego jest korzystne, gdy pH napoju na bazie herbaty wynosi mniej niż pH 3,0. Natomiast połączenie kwasu cynamonowego i kwasu sorbinowego jest korzystne, gdy pH napoju na bazie herbaty wynosi mniej niż pH 3,4.

Trwałość napoju polega na zdolności do utrzymania pH napoju poniżej 4,5. Mówiąc ogólnie, można zastosować dowolne znane w technice środki do dostosowywania i utrzymania pH napoju na bazie herbaty. Kiedy słabo kwasowy środek konserwujący wchodzi do komórki drobnoustroju, to powoduje spadek wewnętrznego pH i podwyższenie zewnętrznego pH.

Twórcy wynalazku uważają, że może istnieć synergizm pojemności buforowej (kwasowości możliwej do zmiareczkowania) dla pewnych słabo kwasowych środków konserwujących, takich jak sorbinian, benzoesan i siarczyn. Może istnieć także pewien synergizm między kwasem cynamonowym i co najmniej pewnymi słabymi kwasami jako ś rodkami przeciwdrobnoustrojowymi. Wyż ej wymieniony japoński opis patentowy JP A-57-194775 opisuje takie oddziaływanie między kwasem cynamonowym

PL 191 177 B1 i kwasami organicznymi takimi jak kwas cytrynowy, octowy, jabłkowy, fumarowy, sorbinowy, winowy lub mlekowy.

Uważa się, że na zdolności konserwujące słabych kwasów wpływają inne czynniki. Na przykład, co najmniej w teorii, dwa słabo kwasowe środki konserwujące o tym samym pKa powinny mieć równe działanie na komórki drobnoustrojów. Jednak kwas sorbinowy jest około 200 razy skuteczniejszy jako środek konserwujący niż kwas octowy. Różnica może tkwić w szybkości, z którą te słabo kwasowe środki konserwujące rozpuszczają się w membranie i wchodzą do komórek. Uważa się, że kwas sorbinowy dostaje się do komórek szybko, zaś kwas octowy może mieć trudności przy rozpuszczaniu w membranie. Zatem, jeśli właściwości membran drobnoustrojów zostają zmienione, to słabe kwasy powinny wchodzić dużo szybciej i to powinno zwiększać skuteczność słabo kwasowych środków konserwujących.

Trwałość napoju na bazie herbaty według wynalazku można zwiększyć przez dodanie środków zaburzających membranę, takich jak emulgatory, środki powierzchniowo czynne, kwasy tłuszczowe o ś redniej długoś ci łań cucha i ich estry (na przykład kwas nonanowy, kwas dekanowy, laurynian monoglicerylu), detergenty z gatunku spożywczego, sterole (na przykład cholesterol lub ergosterol) i oleje naturalne (na przykład olej chmielowy, olej cynamonowy, eteryczny olejek cytrynowy oraz ekstrakty i oleje herbaciane). Niektóre z nich mogą spowalniać przepływ słabo kwasowych ś rodków konserwujących do komórki, zaś inne mogą go zwiększać.

Trwały w warunkach otoczenia napój na bazie herbaty według wynalazku można wytworzyć sposobem, który obejmuje etapy dodawania kwasu cynamonowego lub jego pochodnej do roztworu herbaty, dodania środka zakwaszającego do mieszaniny dla otrzymania i utrzymania pH napoju poniżej 4,5. Ewentualnie można dodawać dodatkowy środek konserwujący, na przykład jeden lub więcej słabo kwasowy środek konserwujący.

Trwały w warunkach otoczenia napój na bazie herbaty według wynalazku powinien korzystnie zawierać nie więcej niż 3% herbacianego ekstraktu, ponieważ wyższe stężenia mają tendencję do nadawania niepożądanej gęstości, a nawet mętności. Idealne jest stężenie herbacianego ekstraktu między 1 i 2%.

Kwas cynamonowy jest swobodnie rozpuszczalny w olejkach eterycznych, benzenie, eterze, acetonie, lodowatym kwasie octowym i dwusiarczku węgla. Jednak kwas cynamonowy nie jest łatwo rozpuszczalny w herbacie i nikt nie chciałby zanieczyszczać napojów na bazie herbaty żadnym z wyżej wymienionych chemikaliów. Z tego powodu często niezbędne jest prowadzenie etapu zwiększania rozpuszczalności przed dodaniem kwasu cynamonowego do herbacianego roztworu. Można to osiągnąć przez suszenie rozpyłowe kwasu cynamonowego na nośnikowym proszku (który może ewentualnie być na bazie cukru) i dodawawanie proszku do herbaty, przekształcanie kwasu w jego sól lub rozpuszczanie kwasu cynamonowego w małej ilości rozpuszczalnika organicznego takiego jak etanol, lub glikol propylenowy.

Twórcy wynalazku stwierdzili, że lepiej jest dodawać kwas cynamonowy przed dodawaniem środka zakwaszającego. Jeżeli kwas cynamonowy dodaje się potem, to ma tendencję do wytrącania się a konsekwencją jest utrata aktywności.

Jakość wody może poważnie podważać trwałość napoju. Jest to ważny czynnik przy wytwarzaniu napoju na bazie herbaty do rozlewania na zimno. W tym celu często ważne będzie zminimalizowanie zawartości drożdży w wodzie stosowanej na wszystkich etapach procesu wytwarzania. Sposoby znane w technice obejmują chlorowanie/odchlorowanie i naświetlanie UV.

Trwałe w warunkach otoczenia napoje na bazie herbaty według wynalazku mogą być niegazowane lub gazowane. Samo gazowanie zdaje się nadawać działanie konserwujące, a więc skład produktu gazowanego nie musi być taki sam jak niegazowanego. Twórcy wynalazku zaobserwowali, że gazowanie wydaje się synergistycznie zwiększać działanie przeciwdrobnoustrojowe kwasu cynamonowego i co najmniej niektórych słabo kwasowych środków konserwujących, takich jak kwas sorbinowy. Częściowo rozpuszczony dwutlenek węgla może zaburzać wzrost ściany komórkowej .

Dodanie herbaty do mediów często zwiększa ryzyko psucia przez drobnoustroje. Jest tak prawdopodobnie dlatego, że herbata dostarcza środków odżywczych dla wzrostu drobnoustrojów. Większość drobnoustrojów, które typowo rosną w napojach na bazie herbaty, rozwija się na cukrze, źródle azotu, tlenu, cynku, magnezu, potasu, fosforanu i witamin. Korzystne jest więc ograniczenie zawartości cukru do 8 do 10 stopni Brixa, jednak można stosować aż do 60 stopni Brixa, gdy produktem jest mieszanka herbat. Zawartość tlenu można zminimalizować metodą wstępnej pasteryzacji lub pewnej obróbki cieplnej, albo skroplonym azotem. Zawartość minerałów w napoju na bazie herbaty można zminimalizować stosując EDTA, cytrynian, lub środek zmiękczający wodę. Na przykład, drobnoustroje mogą rosnąć

PL 191 177 B1 w herbacie, jeżeli stężenie jonów magnezu przekracza 0,2 ppm, i potrzebują tylko ś ladowych iloś ci cynku. Trzeba być ostrożnym przy stosowaniu w tym celu cytrynianu, ponieważ może on wpłynąć na smak.

Wynalazek zostanie obecnie zilustrowany w odniesieniu do następujących przykładów.

P r z y k ł a d 1

Działanie konserwujące kwasu trans-cynamonowego

Zestaw kolb zawierających 50 ml YEPD (Ekstrakt z Drożdży, Pepton, Dekstroza) uszeregowanych stężeniami kwasu cynamonowego od 0 do 1,0 mM i wartości pH od 2,5 do 7,5 poddano działaniu Saccharomyces cerevisiae X2180 (10⁴/ml) i liczbę drożdży określano spektrofotometrycznie przy 600 nm po 42 godzinach. Wyniki przedstawiono na fig. 1. Pokazują one, że wzrost drożdży jest poważnie zahamowany ze spadkiem pH i zwiększeniem stężenia kwasu cynamonowego. Wzrostowi zapobiegano przy pH 2,5 stosując 0,4 do 1,0 mM kwasu cynamonowego i przy pH 3,5 stosując 0,6 do 1,0 mM kwasu cynamonowego. Niezależne dobieranie pH lub stężenia kwasu cynamonowego nie okazało się równie skuteczne, pokazując, że oddziaływanie jest raczej synergistyczne niż czysto addytywne.

P r z y k ł a d 2

Działanie konserwujące estru metylowego kwasu cynamonowego

Zestaw kolb zawierających 10 ml YEPD (Ekstrakt z Drożdży, Pepton, Dekstroza) uszeregowanych stężeniami kwasu cynamonowego (jako estru metylowego) od 0 do 10 mM i wartości pH od 2,5 do 7,5 poddano działaniu Saccharomyces cerevisiae X2180 (10⁴/ml) i liczbę drożdży określano spektrofotometrycznie przy 600 nm po 140 godzinach. Wyniki przedstawiono na fig. 2. Pokazują one, że wzrostowi drożdży zapobiegano stosując 4 mM kwasu cynamonowego (jako ester metylowy) w zakresie pH. Ester metylowy kwasu cynamonowego jest więc znacznie mniej skuteczny niż kwas transcynamonowy i działanie pH przeciw drobnoustrojom jest mniej znaczące.

P r z y k ł a d 3

Działanie konserwujące estru etylowego kwasu cynamonowego

Zestaw kolb zawierających 10 ml YEPD (Ekstrakt z Drożdży, Pepton, Dekstroza) uszeregowanych stężeniami kwasu cynamonowego (jako estru etylowego) od 0 do 10 mM i wartości pH od 2,5 do 7,5 poddano działaniu Saccharomyces cerevisiae X2180 (10⁴/ml) i liczbę drożdży określano spektrofotometrycznie przy 600 nm po 72 godzinach. Wyniki przedstawiono na fig. 3. Pokazują one, że wzrostowi drożdży zapobiegano stosując 6 mM kwasu cynamonowego (jako ester metylowy) w zakresie pH i 4 mM poniżej pH 4,52. Ester etylowy kwasu cynamonowego jest więc mniej skuteczny niż kwas trans-cynamonowy i działanie pH przeciw drobnoustrojom jest mniej znaczące.

P r z y k ł a d 4

Działanie konserwujące kwasu 2-fenylopropionowego

Zestaw kolb zawierających 10 ml zablokowanego YEPD (Ekstrakt z Drożdży, Pepton, Dekstroza) uszeregowanych stężeniami kwasu 2-fenylopropionowego (kwas cynamonowy to kwas 3-fenylo-2-propenowy) od 0 do 18 mM i wartościami pH od 2,5 do 7,5 poddano działaniu Saccharomyces cerevisiae X2180 (10⁴/ml) i liczbę drożdży określano spektrofotometrycznie przy 600 nm po 3 dniach. Wyniki przedstawiono na fig. 4. Pokazują one, że wzrost drożdży jest poważnie zahamowany w miarę jak pH spada, a stężenie kwasu 2-fenylopropionowego zwiększa się. Jednak wydaje się, że kwas 2-fenylopropionowy jest mniej skuteczny niż kwas trans-cynamonowy.

P r z y k ł a d 5

Działanie konserwujące aldehydu cynamonowego

Zestaw kolb zawierających 10 ml YEPD (Ekstrakt z Drożdży, Pepton, Dekstroza) uszeregowanych stężeniami aldehydu cynamonowego od 0 do 0,5 mM i wartościami pH od 2,5 do 7,5 poddano działaniu Saccharomyces cerevisiae X2180 (10⁴/ml) i liczbę drożdży określano spektrofotometrycznie przy 600 nm po 81 godzinach. Wyniki przedstawiono na fig. 5. Pokazują one, że wzrostowi drożdży zapobiegano stosując 0,4 mM aldehydu cynamonowego przy pH 2,5 i pH 3,5 i 0,5 mM aldehydu cynamonowego przy pH 4,5. Występuje przeciwdrobnoustrójowe działanie pH, ale staje się bardziej widoczne, kiedy stężenie aldehydu cynamonowego przekracza 0,4 mM. Aldehyd cynamonowy jako środek konserwujący jest atrakcyjny, jednak jego smak i aromat są znacznie mocniejsze niż kwasu trans-cynamonowego.

P r z y k ł a d 6

Działanie konserwujące aldehydu 2-metoksycynamonowego

Zestaw kolb zawierających 10 ml zablokowanego YEPD (Ekstrakt z Drożdży, Pepton, Dekstroza) uszeregowanych stężeniami aldehydu 2-metoksycynamonowego od 0 do 1,0 mM i wartościami pH od 2,5 do 7,5 poddano działaniu Saccharomyces cerevisiae X2180 (10⁴/ml) i liczbę drożdży określano

PL 191 177 B1 spektrofotometrycznie przy 600 nm po 3 dniach. Wyniki przedstawiono na fig. 6. Pokazują one, że wzrostowi drożdży zapobiegano stosując 0,8 mM aldehydu 2-metoksycynamonowego przy pH 2,5 i 1,0 mM aldehydu 2-metoksycynamonowego z pH 2,5 do pH 7,5. Jakiekolwiek wykazanie przeciwdrobnoustrojowego działania pH następuje tylko, gdy stężenie aldehydu 2-metoksycynamonowego przekracza 0,6 mM.

P r z y k ł a d 7

Działanie konserwujące alkoholu cynamonowego

Zestaw kolb zawierających 10 ml YEPD (Ekstrakt z Drożdży, Pepton, Dekstroza) uszeregowanych stężeniami alkoholu cynamonowego od 0 do 10 mM i wartościami pH od 2,5 do 7,5 poddano działaniu Saccharomyces cerevisiae X2180 (10⁴/ml) i liczbę drożdży określano spektrofotometrycznie przy 600 nm po 55 godzinach. Wyniki przedstawiono na fig. 7. Pokazują one, że wzrostowi drożdży zapobiegano stosując 0,4 mM alkoholu cynamonowego przy pH 2,5 i 0,6 mM alkoholu cynamonowego od pH 2,5 do pH 7,5. Wydaje się, że przeciwdrobnoustrojowe działanie pH jest minimalne.

P r z y k ł a d 8

Minimalne wartości niskiego pH dla drożdży powodujących psucie

Wybrane drożdże powodujące psucie (Saccharomyces rouxii, Candida parapsilosis, Schiz. pombe, Zygosaccharomyces bailii, Debaryomyces hansenii i Saccharomyces cerevisiae) pozostawiono do wzrostu w YEPD (Ekstrakt z Drożdży, Pepton, Dekstroza) o różnych pH (zakwaszono kwasem solnym) przez 7 dni. Wzrost zmierzono spektrofotometrycznie. Wyniki przedstawiono na fig. 8 i pokazują wpływ samego pH na wzrost drożdży powodujących psucie, tj. przy nieobecności kwasu cynamonowego i jakichkolwiek jego pochodnych.

P r z y k ł a d 9

Minimalne wartości niskiego pH dla pleśni powodujących psucie

Wybrane pleśnie powodujące psucie (Aspergillus ochraceous, Penicilium expansum, Aspergillus flavus, Neosartoria fischeri, Paecilomyces varioti i Byssoclamys fulva) pozostawiono do wzrostu w bulionie ziemniaczane dekstrozowym o różnych pH (zakwaszono kwasem solnym) przez 7 dni. Wzrost mierzono przez odsączenie i zważenie. Wyniki przedstawiono na fig. 9 i pokazują wpływ samego pH na wzrost pleśni powodujących psucie, tj. przy nieobecności kwasu cynamonowego i jakichkolwiek jego pochodnych.

P r z y k ł a d 10

Preparaty

Niegazowana aromatyzowana cytryną zimna herbata (iced-tea) zawiera 77,00 g/cukru granulowanego, 1,20 g/l herbaty, 150 ppm kwasu trans-cynamonowego, 1,275 g/l kwasu cytrynowego i 0,200 g/l kwasu askorbinowego jako ś rodki zakwaszają ce i 2,20 g/l aromatu cytrynowego. Odmiana, która zawiera 0,40 g/l słabo kwasowego środka konserwującego sorbinianu potasu musi zawierać tylko 30 ppm kwasu trans-cynamonowego dla osiągnięcia tej samej trwałości. W obu przypadkach w celu zachowania układu konserwują cego pH nie mo ż e przekraczać 3,3.

P r z y k ł a d 11

Konserwowanie gazowanych napojów na bazie herbaty przy pH 3,4

Trwałość gazowanego gotowego do picia napoju herbacianego zawierającego 1,2 g/l herbacianego ekstraktu testowano przy pH 3,4 w obecności i pod nieobecność 30 ppm kwasu cynamonowego i 150 ppm kwasu benzoesowego. Trwałość okreś lano metodą szczepienia próbek napoju koktajlem drożdży zawierającym trzy szczepy Z. bailii i mierząc spektrofotometrycznie wzrost drożdży po 3 tygodniach. Wyniki podano w tabeli 1 poniżej.

T a b e l a 1

Działanie kwasów cynamonowego i benzoesowego na trwałość napoju gazowanego na bazie herbaty

Objętości CO2	150 ppm kwas benzoesowy	30 ppm kwas cynamonowy 150 ppm kwas benzoesowy
0	Nietrwały	Nietrwały
2,2	Nietrwały	TRWAŁY
2,8	TRWAŁY	TRWAŁY

Te wyniki pokazują, że gazowanie zwiększa zdolność konserwującą kwasu benzoesowego, a w szczególnoś ci połą czenia kwasów benzoesowego i cynamonowego przy pH 3,4.

PL 191 177 B1

P r z y k ł a d 12

Konserwowanie gazowanych napojów na bazie herbaty przy pH 3,6

Trwałość gazowanego, gotowego do picia napoju herbacianego zawierającego 1,2 g/l herbacianego ekstraktu testowano przy pH 3,6 w obecności i pod nieobecność kwasów cynamonowego i sorbinowego. Trwałość okreś lano metodą szczepienia próbek napoju koktajlem droż d ż y zawierają cym trzy szczepy Z. bailii i mierząc spektrofotometrycznie wzrost drożdży po 16 tygodniach.

Wyniki podano w tabeli 2 poniżej.

T a b e l a 2

Działanie kwasów cynamonowego i sorbinowego na trwałość napoju gazowanego na bazie herbaty

Objętości CO2	0 kwas cynamonowy 0 kwas sorbinowy	30 kwas cynamonowy 100 kwas sorbinowy	30 kwas cynamonowy 200 kwas sorbinowy
0	Nietrwały	Nietrwały	Nietrwały
2,2	Nietrwały	Nietrwały	Nietrwały
2,4	Nietrwały	Nietrwały	Nietrwały
2,8	Nietrwały	Nietrwały	TRWAŁY

Te wyniki pokazują, że gazowanie może nadać trwałość napojowi na bazie herbaty zawierającemu 30 ppm kwasu cynamonowego i 200 ppm kwasu sorbinowego przy pH 3,6.

Claims (11)

1. Trwały w warunkach otoczenia napój na bazie herbaty, znamienny tym, że zawiera herbaciany wyciąg z Camellia sinensis, Camellia assamica lub Aspalathus linearis, który zawiera nie więcej niż 3% herbacianego ekstraktu, kwas cynamonowy lub jego kwasową pochodną w stężeniu pomiędzy 1 a 150 ppm i środek zakwaszający w ilości utrzymującej pH napoju poniżej 4,5.

2. Napój według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera między 10 a 50 ppm kwasu cynamonowego.

3. Napój według zastrz. 2, znamienny tym, że zawiera między 10 a 31 ppm kwasu cynamonowego.

4. Napój według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera środek zakwaszający wybrany z kwasów cytrynowego, jabłkowego, octowego, bursztynowego, fumarowego, mlekowego, winowego, askorbinowego, solnego, fosforowego i siarkowego.

5. Napój według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera dodatkowy środek konserwujący.

6. Napój według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera substancję, która jest zdolna do zaburzania drobnoustrojowych membran, wybraną z grupy składającej się z emulgatorów, śródków powierzchniowo czynnych, kwasów tłuszczowych o średniej długości łańcucha i ich estrów, detergentów gatunku spożywczego, steroli i naturalnych olejów.

7. Napój według zastrz. 5, znamienny tym, że jako środek konserwujący zawiera słaby kwas wybrany z kwasu sorbinowego, kwasu benzoesowego, siarczynu, kwasu octowego, kwasu propionowego i parabenów.

8. Napój według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera pomiędzy 1 a 2% herbacianego ekstraktu.

9. Napój według zastrz. 1, znamienny tym, że jest nagazowany.

10. Sposób wytwarzania trwałego w warunkach otoczenia napoju na bazie herbaty odpowiedniego do rozlewania na zimno, znamienny tym, że obejmuje etapy dodawania kwasu cynamonowego lub jego kwasowej pochodnej w stężeniu pomiędzy 1 a 150 ppm do herbacianego roztworu, który zawiera nie więcej niż 3% herbacianego ekstraktu z Camellia sinensis, Camellia assamica lub Aspalathus linearis, i dodawania środka zakwaszającego w ilości, która utrzymuje pH napoju poniżej 4,5.

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że stosuje się kwas cynamonowy lub jego kwasową pochodną, wysuszone przez rozpylanie na nośnikowym proszku dla zwiększenia jego rozpuszczalności w napoju.